Znajdź zawartość

Gorące nadprzewodniki można włączać i wyłączać w ciągu biliardowych części sekundy. Naukowcy z University of Oxford i Instytutu Maksa Plancka z Uniwersytetu w Hamburgu stworzyli ultraszybki przełącznik nadprzewodnikowy. Gorący nadprzewodnik, który został wykorzystany podczas eksperymentów to znany od dawna kryształ, którego głównym składnikiem jest miedzian lantanu (La2CuO4) domieszkowany strontem (La1,84Sr0,16CuO4). W temperaturze -233 stopni Celsjusza staje się on nadprzewodnikiem. Sposób działania materiału nie jest dokładnie znany, jednak uczeni wiedzą, że składa się on z ułożonych jedna na drugiej warstw zbudowanych z tlenu i miedzi. Normalnie elektrony poruszają się tylko wzdłuż warstw. Jednak gdy schłodzimy kryształ do -233 stopni Celsjusza, elektrony mogą przemieszczać się pomiędzy warstwami. Zdaniem fizyków, poniżej tej temperatury elektrony bardziej przypominają falę niż cząstkę, zachodzą na siebie, co umożliwia przemieszczanie się ładunku w trzech wymiarach. Andrea Cavalleri z Uniwersytetu w Hamburgu postanowił sprawdzić, czy stan nadprzewodzący wspomnianego materiału można włączać i wyłączać, manipulując w ten sposób możliwościami poruszania się elektronów. Teoretycznie takie włączanie i wyłączanie jest możliwe za pomocą silnego pola elektrycznego ustawionego pod odpowiednim kątem do warstw kryształu. Jednak zastosowanie tej teorii w praktyce nie miałoby sensu, gdyż pole elektryczne podgrzałoby kryształ i straciłby on właściwości nadprzewodzące. Uczeni postanowili wykorzystać ultrakrótkie impulsy elektromagnetyczne o częstotliwości liczonej w terahercach. Impulsy takie posiadają pole elektryczne, które powinno zakłócać nakładanie się fal pomiędzy warstwami, jednak warunkiem udanego eksperymentu było stworzenie impulsów na tyle silnych, by rzeczywiście doszło do zakłócenia i na tyle krótkotrwałych, by nie podgrzały kryształu. Dopiero od niedawna dysponujemy techniką umożliwiającą generowanie takich impulsów. Eksperymenty wykazały, że terahercowe impulsy umożliwiają wielokrotne przełączanie nadprzewodzącego kryształu. To pozwoli nie tylko badać właściwości gorących nadprzewodników. Przełączane nadprzewodniki pracują bowiem podobnie jak tranzystory polowe, niewykluczone zatem, że w przyszłości będą wykorzystywane jako bardzo szybkie nanotranzystory kontrolowane za pomocą mikrofal.